CN101685705B

CN101685705B - 双保护盒对扣型铁基非晶态合金带磁芯

Info

Publication number: CN101685705B
Application number: CN2008100461483A
Authority: CN
Inventors: 王发厚; 陈庆华; 张纯太
Original assignee: 081 ELECTRONIC GROUP SICHUAN LIYUAN ELECTRONICS CO LTD
Current assignee: 081 ELECTRONIC GROUP SICHUAN LIYUAN ELECTRONICS CO LTD
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: CN101685705A

Abstract

一种用双保护盒对扣封装方式形成的磁芯，该磁芯通过采用两只保护盒对扣封装磁性能优异但对应力极其敏感而且热处理后极脆的铁基非晶态合金带卷绕磁芯而形成。通过此种方式封装，其磁芯可实现封装前后磁感应强度变化率低于5％，并实现其高机械强度、高抗油性。

Description

双保护盒对扣型铁基非晶态合金带磁芯

1、技术领域

本发明涉及到铁基非晶态合金带绕制的磁芯，特别是涉及到可用于超高压、窄脉冲高功率装置用大尺寸环形磁芯：加速器用磁芯部件、磁开关用磁芯部件、直线变压器驱动源用磁芯部件、脉冲变压器用磁芯部件等。更具体的说，本发明涉及显著改善与提高磁芯的工作磁感、机械性能与抗油性的磁芯封装方法。

2、背景技术

已知的用于超高压、窄脉冲高功率装置用大尺寸环形磁芯部件，如加速器用磁芯部件、磁开关用磁芯部件、直线变压器驱动源用磁芯部件、脉冲变压器用磁芯部件等通常采用陶瓷铁氧体或薄带硅钢磁芯，陶瓷铁氧体饱和磁感应强度Bs低，一般材料最高至0.5特斯拉，而薄带硅钢高频损耗又极高，限制了其在许多窄脉冲高功率场合的使用。在这方面，铁基非晶态合金带(Fe₇₈Si₉B₁₃、Fe₈₀Si₉B₁₁、Fe₈₁Si_3.5B_13.5C₂)是一种新型的、磁性能优异的软磁材料，具有较高的饱和磁感应强度，Bs一般大于1.56T，三倍于硅钢的电阻率(大于130μΩ-cm)，极低的矫顽力(小于5A/m)以及非常高的居里温度(不低于370℃)，而且制备工艺简单，成本低廉，相对陶瓷铁氧体、薄带硅钢更具优势。然而，铁基非晶态合金带磁芯使用也存在一些明显的问题，磁滞伸缩系数大，对应力敏感，以及由于为恢复其优异磁性能的消应力退火产生的结构弛豫从而导致其自由体积的减少，元素的偏析，相分离与晶化等带来的材料脆性问题。目前，大尺寸环形磁芯部件铁基非晶态合金带磁芯通常采用的封装技术为或环氧树脂直接灌封、浸渍，或内外环氧玻璃布条绝缘衬圈粘接定型及硅胶浸渍灌封，或内镶嵌钢衬圈并通过紧固连接件连接磁芯两端面绝缘保护挡板，并在其挡板外沿用紧固连接件再次连接紧固，然以上各种封装方式，各有其缺点。如直接用环氧树脂封装磁芯带来的固化收缩应力以及固化产生的热应力，会导致其磁性能的急剧下降，一般封装前后铁基非晶态合金带磁芯磁感应强度下降不低于20％；如内外粘接定型及硅胶浸渍灌封，由于其硅胶机械强度差，在内外衬圈无其他机械结构加强的条件下，大尺寸磁芯垂直安装后会产生极大的形变，仅磁芯外径φ500mm的磁环如此安装其形变均在5mm～20mm，以及通常磁芯长期浸泡在25#变压器油中，浸入磁芯中的变压器油会导致硅胶产生较严重的肿胀现象，从而导致其磁芯磁性能大幅下降，其磁感应强度下降一般大于25％；如金属衬圈加绝缘保护挡板的磁芯保护方式，由于其尺寸配合做不到零配合，在磁芯的运输、系统安装、转运、翻动过程中，磁芯因各种机械振动、碰撞过程中会产生小的铁基非晶态合金带碎片会从磁芯中脱落，从而污染系统环境、而且磁芯本身由此形成了一些细微的表面尖端毛刺从而导致在高电场下的电晕放电以及打火等一些列问题。

3、发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种铁基非晶态合金带磁芯的封装方法，确保其铁基非晶态合金带原有磁性能封装前后变化率低于5％的同时，实现其磁芯高机械强度、高抗油性。

发明内容

本发明所述的封装方法包括如下步骤：将热处理后的磁芯整形，修理后装入保护盒内，用有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型。之后，将此封装好的带保护盒磁芯修理好后翻面，装入另一个保护盒内，再次用或环氧类液态胶，或有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型。

本发明采用的保护盒的拉伸强度大于150MPa，压缩强度大于120MPa，弯曲强度大于150MPa，在25#变压器油中，溶胀系数不大于0.4ppm，保护盒厚度在0.5mm～5mm。

本发明的另一个目的是提供一种这种封装方法封装的大尺寸铁基非晶态合金带磁芯。

本发明所述的铁基非晶态合金带磁芯，其磁芯重量为5Kg～200Kg，磁芯外径为300mm～2000mm，封装结构为双保护盒对扣型，可实现在50Hz、80A/m条件下测试，具有1.50～1.60特斯拉的工作磁感应强度以及1.40～1.55特斯拉的剩余磁感应强度。

本发明铁基非晶磁芯优选实施方案详述

[1]术语说明

铁基非晶态合金带特指材料质量成分为Fe₇₈Si₉B₁₃、Fe₈₀Si₉B₁₁、Fe₈₁Si_3.5B_13.5C₂的铁基非晶态带材。

原有磁性能特指铁基非晶态合金带卷绕成磁芯后经过了退火处理后在50Hz、80A/m条件下的磁感应强度以及剩余磁感应强度。

大尺寸铁基非晶态合金带磁芯特指磁芯外径在300mm～2000mm范围内，磁芯重量在10Kg～200Kg范围内的环形铁基非晶态合金带磁芯。

[2]组成

本发明铁基非晶磁芯由带绝缘涂层的带绕环形铁基非晶态磁芯，绝缘材料保护盒，及有机硅类绝缘封装填充物组成。其铁基非晶材料可为Fe₇₈Si₉B₁₃、Fe₈₀Si₉B₁₁、Fe₈₁Si_3.5B_13.5C₂中的任意一种。其保护盒性能为拉伸强度大于150MPa，压缩强度大于120MPa，弯曲强度大于150MPa，在25#变压器油中，溶胀系数不大于0.4ppm，保护盒厚度在0.5mm～5mm。

[3]制造方法

首先对铁基非晶薄带进行表面绝缘处理，如SiO₂、MgO、Al3O2等绝缘氧化物的粉末或薄膜，然后对绝缘处理好的铁基非晶薄带进行卷绕，再对卷绕好的磁芯在合理的热处理工艺下进行消应力退火，其退火后的磁芯磁性能应达到在50Hz、80A/m条件下测试，具有1.50～1.60特斯拉的工作磁感应强度以及1.40～1.55特斯拉的剩余磁感应强度。之后，将热处理后的磁芯整形，修理后装入保护盒内，用有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型，之后，将此封装好的带保护盒磁芯修理后翻面，装入另一个保护盒内，再次用有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型，并打磨、修理其外形外观而实现本发明。

4、附图说明

图1(a)所示为一个由本发明Fe基非晶态合金带组成的双保护盒对扣型环形磁芯实例的平面示意图，图1(b)是沿着图1(a)中A-A线的横断面视图。

5、具体实施方式

下面将参照实施例对本发明进行描述，但本发明不受这些实施例的限制。

将具体由表1所示的宽20mm，厚0.025mm铁基非晶态合金带先进性了0.6～1μm的SiO₂表面绝缘处理，然后绕制成大尺寸的磁芯样品，在最佳的热处理温度下，通过高真空、纵向磁场退火消应力处理后，测试50Hz、80A/m磁场下所得的磁感应强度为B₈₀(热处理)，剩余磁感应强度为Br(热处理)。之后，将热处理后的磁芯整形，修理后装入环氧玻璃钢保护盒内，用有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型，并打磨、修理。再之后，将第一次封装好的带保护盒磁芯翻面，装入另一个玻璃钢保护盒内，再次用有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型，并打磨、修理成为磁芯产品。再次测试50Hz、80A/m磁场下所得的磁感应强度为B₈₀(封装)，剩余磁感应强度为Br(封装)，并分别计算封装前后其B₈₀与Br的变化量。之后测试样品磁芯的内外径尺寸，并浸油30天，再次测试样品磁芯的内外径尺寸，计算其变化量△δ。

结果见表1

表1

备注：

^*代表本双保护盒对扣磁芯样品浸油时间为30天。

Claims

1.一种外直径为Φ300mm～2000mm的环形铁基非晶态合金带磁芯的封装方法，其方法是，将热处理后的磁芯整形，修理后装入保护盒内，用有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型，之后，将此封装固化好的磁芯翻面，修理后装入另一个保护盒内，再次用或环氧类液态胶，或有机硅类液态胶进行绝缘真空浸灌处理，固化成型，其特征是，所述磁芯用铁基非晶带材质量成分为或Fe₇₈Si₉B₁₃、或Fe₈₀Si₉B₁₁、或Fe₈₁Si_3.5B_13.5C₂，所述磁芯封装用保护盒，其材料为环氧玻璃钢，其拉伸强度大于150MPa，压缩强度大于120MPa，弯曲强度大于150MPa，在25#变压器油中，溶胀系数不大于0.40ppm，保护盒厚度在0.5mm～5mm，所述磁芯通过此方法封装后，在50Hz、80A/m以及室温条件下测试，具有1.50～1.60特斯拉的工作磁感应强度以及1.40～1.55特斯拉的剩余磁感应强度。